微专题催化剂原理突破-2024高考化学一轮考点击破.docx

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1、微专题6 催化剂原理突破突破 核心整合1.催化剂基本问题（1）催化剂加快反应速率的本质是改变了反应的过程，降低了反应的活化能，催化剂对同一反应的正、逆反应的影响程度相同，但不能改变反应的焓变。（2）催化剂在反应前后，化学性质没有改变，但物理性质可能会发生改变。（3）催化剂应在适宜的温度（活化温度）下使用，否则会降低甚至失去活性，降低催化效率。（4）催化剂不影响化学平衡，不能改变反应的方向和限度，催化剂同时加快正向和逆向反应的速率，使平衡提前到达。（5）均相催化反应其速率和催化剂的用量成正比，催化剂参加了反应生成中间化合物。对于气固相等多相催化反应，增加催化剂的用量或增加催化剂的表面积，都将加快

2、反应速率。（6）催化剂的选择性专一性合适的催化剂可提高主反应的选择性，从而提高主产物的产率。2.转化率（产率）温度图像（以放热反应为例）（1）单调函数曲线图（如图1）:已达平衡状态反应图1（2）抛物线图（如图2）图2无催化剂，最高点前反应未达平衡，最高点及之后反应已平衡。有催化剂，最高点催化剂活性最好，副产物最少，但不代表平衡点。后半部分减小的原因有可能是：a.升温，平衡逆向移动;b.催化剂活性降低;c.若是产率，要考虑催化剂选择性降低，副产物增多。高考 经典再研典例 2020课标，28节选二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用 的热点研究领域。回答下列问题：（4） 二氧化碳催化加氢合成乙烯反应往

3、往伴随副反应，生成 、 、 等低碳烃。一定温度和压强条件下，为了提高反应速率和乙烯选择性，应当选择合适催化剂等。解析催化剂可以提高反应速率及反应的选择性。情境素材二氧化碳催化加氢合成乙烯考查角度催化剂的选择性素养立意宏观辨识与微观探析变式. 甲烷 重整反应可以得到用途广泛的合成气，已知化学方程式为 。回答下列问题：（1） 用 基双金属催化，反应的活化能降低， 不变（填“变大”“变小”或“不变”）。解析用 基双金属催化，反应的活化能降低，但是不会改变 。（2） 一定温度下反应会出现积炭现象而降低催化剂活性。 基双金属催化剂抗积炭的示意图如下所示。结合图示： 写出一个可能的积炭反应方程式： 。解析

4、反应过程中甲烷分解，可能的化学方程式为 ； 金属钴能有效消炭的原因是 能结合 中的 原子，与 表面产生的积炭反应，生成 而消炭解析根据题图中碳的转化判断 能结合 中的 原子，与 表面产生的积炭反应，生成 而消炭。模拟 对点演习1. 2022陕西榆林二联节选丙烯是生产石油化工产品的基本原料之一，其需求增长迅速。某科研小组以 、 、 等为催化剂，通过丙烷催化氧化脱氢制备丙烯，其反应原理为 。不同催化剂对丙烷的催化效率不同，平衡时，丙烷的总转化率与催化剂、不同投料比之间的关系如表。催化剂反应温度 总转化率 丙烯的选择性 500 2546.6 500 2540.0 500 4045.0（2） 在上述三

5、种催化剂作用下，丙烯产率最高的是 （填催化剂的化学式）。解析在题述三种催化剂作用下，丙烯的选择性高且丙烷的总转化率高时，丙烯产率才会最高，所以最好的催化剂是 。2. 2022山西太原二模回答下列问题：（1） 大量研究表明 、 、 三种双金属合金团簇均可用于催化 反应 ，在催化剂表面涉及多个基元反应，其中甲烷逐步脱氢过程的能量变化如图甲所示（吸附在催化剂表面上的物种用 标注， 、 、 、 分别表示过渡态1、过渡态2、过渡态3、过渡态4）。下列说法不正确的是C（填字母）。图甲A. 、 、 催化甲烷逐步脱氢过程的速率分别为 、 、 ，则 B. 、 、 催化甲烷逐步脱氢过程中活化能最大的反应步骤是 C

6、. 反应中伴随非极性键的断裂和形成解析活化能越低，反应速率越大， 、 、 催化甲烷逐步脱氢过程的活化能： ，则反应速率： ，故A正确；由图可知， 、 、 催化甲烷逐步脱氢过程中活化能最大的反应步骤是 作催化剂时的反应： ，故B正确； 反应为 ， 、 中只含有极性键，该反应中没有非极性键的断裂，故C错误。（2） 甲烷裂解制氢的反应为 ， 可作该反应的催化剂。 在催化剂孔道表面反应时，若孔道堵塞会导致催化剂失活。其他条件相同时，随时间增加，温度对 催化效果的影响如图乙所示。考虑综合因素，使用催化剂的最佳温度为 ； 条件下， 后，氢气的体积分数快速下降的原因是温度升高反应速率加快，催化剂内积炭量增加

7、，催化剂孔道堵塞，使催化剂失活。图乙解析由图可知， 、 时，当反应时间大于 时，氢气的体积分数迅速下降，催化剂表面的积炭量增加，催化剂迅速失活，而 时，随着反应的进行，氢气的体积分数逐渐增大并保持在较高水平，因此使用催化剂的最佳温度为 ； 条件下， 后，氢气的体积分数快速下降的原因是温度升高反应速率加快，催化剂内积炭量增加，催化剂孔道堵塞，使催化剂快速失活。3. 2021山西师大附中模拟乙烯是制造塑料、合成乙醇、合成乙醛、合成纤维等重要原料，研究有关乙烯反应的相关过程有重要的意义。（1） 工业上乙烯常用于制取一溴乙烷，其与 发生加成反应分两步：第一步， 进攻乙烯生成碳正离子（）；第二步， 进攻

8、碳正离子完成加成。反应进程中的能量变化如下图所示：乙烯与溴化氢加成反应速率由哪步决定？第一步（填“第一步”或“第二步”）；升高温度，加成反应的化学平衡逆向移动（填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”）。解析活化能越大，反应越慢，总反应速率由慢反应决定；由题图可知，乙烯的加成反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动。（2） 工业上用 氧化 制 是化工工业的一个新课题，相关主要化学反应有：. . 反应的能量变化如图所示： 解析根据盖斯定律， 可得 ，故 。 一定温度和压强下，为了提高反应速率和乙烯的选择性，应当选择合适的催化剂。解析工业上通常通过选择合适的催化剂，以加快化学反应速率，同时还可以提高目标产品的选择性，减少副反应的发生。